，所述#为所述减摇巧 螺转子系统1在进动方向摆动的角速度，所述W为当前时刻所述转子主体7自转的转速，所 述J为所述转子主体7相对于自转轴的转动惯量，
[0084] 所述控制箱3计算减摇巧螺转子系统1的进动力矩输出Mp为： 阳0化]
[0086] 所述β为所述减摇巧螺转子系统1在进动方向摆动的角度，所述#为船体横摇角 速度，所述W为当前时刻所述转子主体7自转的转速，所述J为所述转子主体7相对于自转 轴的转动惯量。本发明对磁悬浮式轴承9的控制无需检测转子主体7的当前具体位置，仅 需要知道当前船体及巧螺减摇装置的运动状态，并在进动力和减摇力方向上施加适应性的 电磁力即可避免过大的减摇力矩或进动力矩直接全部作用于高速旋转的滚动轴承或滑动 轴承上，实现轴承的卸载，达到减小摩擦损失，降低设备功耗，提高轴承使用寿命的效果。
[0087] 根据转子框架10进动角速度可计算出设备的减摇力矩输出值，根据此值调节磁 悬浮式轴承9中四类电磁铁上所绕线圈的电流大小和方向，产生一个和减摇力矩方向相反 的电磁力矩。转子主体7输出的减摇力矩通过磁悬浮式轴承9传递到转子框架10,进而传 递到船体，实现减摇，而不用完全依赖滚动轴承或滑动轴承的机械接触传递减摇力矩，最终 实现轴承卸载。
[0088] 根据船体横摇角速度及巧螺减摇器的运动状态可计算出转子主体7进动力矩值， 根据此值调节磁悬浮式轴承9中四类电磁铁上所绕线圈的电流大小和方向，产生一个和转 子主体7进动力矩方向相反的电磁力矩。转子主体7进动力矩通过磁悬浮式轴承9传递到 转子框架10,进而推动转子框架10进动，实现减摇，而不用完全依赖滚动轴承或滑动轴承 的机械接触传递进动力矩，最终实现轴承卸载。
[0089] 滚动轴承或滑动轴承一直处于轻载状态下工作，转子主体7可W更高的转速运 转，提高了设备的减摇能力，在相同的减摇能力下可W减小设备总体的体积。由于可将滚动 轴承或滑动轴承的载荷约束在一个很小的范围内，本发明为巧螺减摇设备的大型化提供了 很好的解决方案。
[0090] 图8为一种可选的船用巧螺减摇器实施例，控制箱3中数字控制器根据传感器获 得减摇巧螺转子系统1的进动方向摆角（进动角）和船体横摇角度（横摇角）对磁悬浮式 轴承9中四类电磁铁进行电流控制，从而适应性地分担转子主体7对定位轴承8的压力，为 定位轴承8卸载，高速转动的转子主体7通过所述定位轴承8和磁悬浮式轴承9向外输出 减摇力矩和进动力矩。图9为使用磁悬浮式轴承9前后的载荷分布情况对比示意图，其中 可W明显看出，在使用磁悬浮式轴承9后，定位轴承8上的载荷大幅降低。
[0091] W上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精 神和范围的情况下，可W对运些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的 教导下，可W对运些特征和实施例进行修改W适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的 精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要 求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种减摇陀螺转子系统，安装于陀螺减摇器的进动轴上，其特征在于，包括：转子主 体、定位轴承、磁悬浮式轴承、转子框架； 所述转子主体通过所述定位轴承、磁悬浮式轴承与所述转子框架连接，所述转子框架 通过所述定位轴承实现对所述转子主体径向的刚性支撑，所述转子框架通过所述磁悬浮式 轴承实现对所述转子主体径向的磁力补充支撑，所述转子框架与所述进动轴连接。2. 根据权利要求1所述的一种减摇陀螺转子系统，其特征在于，所述磁悬浮式轴承的 外圈与所述转子框架固定连接，内圈与所述转子主体固定连接； 所述外圈包括环形恒磁结构或环形分布的若干可控电磁铁，所述内圈包括环形恒磁结 构，所述环形恒磁结构沿径向朝内和朝外都成单一极性。3. 根据权利要求2所述的一种减摇陀螺转子系统，其特征在于， 所述环形恒磁结构为永磁环，或环形分布的若干永磁单体，或环形分布的若干恒磁电 磁铁，所述恒磁电磁铁周围为恒定磁场。4. 根据权利要求2或3所述的一种减摇陀螺转子系统，其特征在于，外圈上的所述环形 分布的若干可控电磁铁进一步包括：分布在所述进动轴轴向上的第一类进动电磁铁和第二 类进动电磁铁，以及分布在垂直所述进动轴轴向上的第一类减摇电磁铁和第二类减摇电磁 铁； 所述第一类进动电磁铁、第二类进动电磁铁、第一类减摇电磁铁、第二类减摇电磁铁的 电流控制相互独立。5. 根据权利要求1-3任一所述的一种减摇陀螺转子系统，其特征在于，所述定位轴承 包括滚动轴承，或滑动轴承。6. 根据权利要求1所述的一种减摇陀螺转子系统，其特征在于，所述磁悬浮式轴承的 外圈与所述转子框架固定连接，内圈与所述转子主体固定连接； 所述外圈包括环形分布的若干可控电磁铁，所述内圈包括环形分布的软磁性材料。7. 根据权利要求1所述的一种减摇陀螺转子系统，其特征在于，所述转子主体的两末 端都设有所述定位轴承，且所述定位轴承相对于所述磁悬浮式轴承靠近所述转子主体末 端。8. -种船用陀螺减摇器，其特征在于，包括如权利要求1-3或6-7任一所述的减摇陀螺 转子系统。9. 一种船用陀螺减摇器，其特征在于，包括：控制箱、进动轴和如权利要求2-4或6任 一所述的减摇陀螺转子系统； 所述减摇陀螺转子系统安装在所述进动轴上，所述减摇陀螺转子系统以所述进动轴轴 心为旋转中心在进动方向摆动，所述控制箱用于根据所述减摇陀螺转子系统在进动方向摆 动的角度和船体横摇角度控制所述外圈中电磁铁的电流输入。10. 根据权利要求9所述的一种船用陀螺减摇器，其特征在于，所述外圈上的所述环形 分布的若干可控电磁铁进一步包括：分布在所述进动轴轴向上的第一类进动电磁铁和第二 类进动电磁铁，以及分布在垂直所述进动轴轴向上的第一类减摇电磁铁和第二类减摇电磁 铁； 所述第一类进动电磁铁、第二类进动电磁铁、第一类减摇电磁铁、第二类减摇电磁铁的 电流控制相互独立； 所述控制箱控制所述外圈中电磁铁电流输入的过程包括： 根据所述转子主体的减摇力矩输出凡控制所述第一类减摇电磁铁、第二类减摇电磁铁 的电磁力输出，实现所述磁悬浮式轴承对所述转子主体减摇力矩的径向支撑控制， 根据所述转子主体的进动力矩输出Mp控制所述第一类进动电磁铁、第二类进动电磁铁 的电磁力输出，实现所述磁悬浮式轴承对所述转子主体进动力矩的径向支撑控制； 其中，所述控制箱控制所述第一类减摇电磁铁和第二类减摇电磁铁输出的电磁力分别 都大于所述第一类进动电磁铁和第二类进动电磁铁的电磁力； 所述控制箱计算减摇陀螺转子系统的减摇力矩输出虬为：所述β为所述减摇陀螺转子系统在进动方向摆动的角度，所述#为所述减摇陀螺转子 系统在进动方向摆动的角速度，所述w为当前时刻所述转子主体自转的转速，所述J为所述 转子主体相对于自转轴的转动惯量， 所述控制箱计算减摇陀螺转子系统的进动力矩输出Μρ为：所述β为所述减摇陀螺转子系统在进动方向摆动的角度，所述.为船体横摇角速度， 所述w为当前时刻所述转子主体自转的转速，所述J为所述转子主体相对于自转轴的转动 [贝里。
【专利摘要】本发明提供了一种船用陀螺减摇器及其减摇陀螺转子系统。减摇陀螺转子系统的转子框架通过进动轴与基座轴承连接，基座固连在船体结构上。当船体横摇时，基座随船体一同横摇。此横摇运动使高速转子产生一个推动转子进动的进动力矩，此进动力矩方向相对于转子框架确定。高速旋转的转子主体在进动中产生一个和船舶横摇方向相反的减摇力矩，实现船舶减摇。此减摇力矩方向相对于转子框架确定。为了实现定位轴承的卸载，本发明在进动力矩方向和减摇力矩方向上通过磁悬浮式轴承施加一定的与进动力矩、减摇力矩方向相反的磁作用力，由此可避免转子主体的进动力矩和减摇力矩直接全部作用于高速旋转的定位轴承上，实现定位轴承的卸载，减小了摩擦损失，提高轴承的使用寿命。
【IPC分类】B63B39/04
【公开号】CN105292395
【申请号】CN201510724324
【发明人】陈少楠, 陈其, 游贵彪
【申请人】上海矶怃科技有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月29日